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1 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Circuito per la generazione di impulsi veloci di breve durata.

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1 1 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Circuito per la generazione di impulsi veloci di breve durata

2 2 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento

3 3 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento

4 4 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento (EX) IMPIANTO DI SUVERETO Tensione nominale di carica : 6 MV Energia nominale : 500 kJ Massima tensione di uscita a secco: 5 MV sotto pioggia: 3,5 MV Capacità equivalente serie : 27,8 nF Numero di stadi: 30 Condensatori di stadio: tensione nominale : 100 kV - capacità nominale : 0,27 μF - induttanza: 1 μH Tensione di carica : 200 kV Capacità di stadio: 0,833 μF Induttanza totale del generatore: 250 μH

5 5 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Condensatori interstadio: 29 Capacità : 200 pF Tensione : 200 kV Altezza generatore: 23 m Diametro stadi: 4,5 m Diametro elettrodo di testa : 10 m Spinterometri in gas compresso : 30 Pressione: 6 bar

6 6 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento CONDENSATORE DI FRONTE Tensione nominale LI: 5 MV Tensione nominale SI: 3 MV Capacità nominale: 2000 pF Altezza massima: 18,5 m Diametro elettrodo: 6,2 m DIVISORE DI TENSIONE CAPACITIVO SMORZATO Tensione nominale LI: 5 MV Tensione nominale SI+: 3 MV Tensione nominale SI-: 5 MV Rapporti: /0,5 kV Capacità nominale: 400 pF Resistenza di smorzamento: 400 Ohm Tempo di risposta : 70 ns Altezza massima: 19,4 m Diametro elettrodo: 6,2 m

7 7 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento ALTE TENSIONI CONTINUE I parametri che caratterizzano un generatore sono principalmente la sua tensione a vuoto V 0 e la caduta V da vuoto a carico con lerogazione di una corrente continua I. La tensione prodotta dal raddrizzamento di tensioni alternate presenta generalmente delle oscillazioni periodiche - (ondulazione) - attorno ad un valore medio V, che é quello che caratterizza la tensione continua. Si definisce ampiezza dellondulazione V la metà della differenza tra valore massimo V M e il valore minimo V m assunti dalla tensione in un periodo : V = 0,5 (V M - V m )

8 8 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Raddrizzamento tensione alternata Circuito a semionda

9 9 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Tensione trasformatore Tensione sul condensatore Valore tensione continua

10 10 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Nel funzionamento a vuoto (R e = ), la tensione sul condensatore si porta al valore V 0 = E M e a questo permane. Il raddrizzatore è sottoposto ad una tensione inversa pari a 2V 0. In presenza di un carico esterno, il condensatore C eroga sul carico la corrente i fornendo in un periodo T la carica dove I = V/R e è la corrente media erogata sul carico.

11 11 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Se la costante di tempo ReC, che governa la scarica del condensatore è sufficientemente grande rispetto al periodo T, condizione che è generalmente soddisfatta, il condensatore si scarica con legge praticamente lineare per poi venire ricaricato in prossimità del massimo della tensione fornita dal trasformatore; la ricarica avviene nel tempo tc durante il quale è v e. Essa varia dal valore E M al valore (E M - 2 V). Se il tempo di conduzione del diodo t c = T è piccolo rispetto al periodo, con buona approssimazione si ha

12 12 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento V = E M - V = V = Caduta di tensione e ondulazione sono uguali Ondulazione a frequenza di rete Corrente nel raddrizzatore costituita da picchi di breve durata Secondario trasformatore attraversato da corrente unidirezionale Problematico ottenere valori di corrente elevati.

13 13 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Generatore di tensione continua kV – con possibilità di inversione rapida della polarità

14 14 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento SelenioGermanioSilicio Tensione inversa (V) Corrente diretta (A/cm 2 )0,1 – 0,

15 15 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Sono utilizzati spesso anche diodi a valanga controllata, per i quali il superamento della tensione inversa provoca un funzionamento in modalità zener, con tensione abbastanza alta per la singola giunzione (tra 1000 e 2000 V). La caratteristica della giunzione è tale che può dissipare potenze elevate (qualche kW per 100 s); con questi diodi è possibile realizzare tensioni inverse di diverse decine di kV senza alcuna rete di controllo.

16 16 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Circuiti moltiplicatori Per aumentare la tensione continua di uscita senza aumentare la tensione alternata di alimentazione, si ricorre ai circuiti moltiplicatori di tensione. Il più classico di questi circuiti è quello proposto da Greinacher e perfezionato da Cockroft e Walton.

17 17 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento

18 18 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento La tensione continua a vuoto risulta V 0 = 2 E M Il condensatore C' risulta carico ad una tensione pari a V 0 /2 Il condensatore C risulta carico ad una tensione pari a V 0, i due diodi sono sollecitati alla tensione inversa massima pari a V 0 e il trasformatore è dimensionato per una tensione massima pari a V 0 /2.


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